Descripción general
Un fluido, como su nombre indica, se caracteriza por su capacidad de fluir. Se diferencia de un sólido en que sufre deformación debido a esfuerzos cortantes, por pequeños que sean. El único requisito es que transcurra el tiempo suficiente para que se produzca la deformación. En este sentido, un fluido es informe.
Los fluidos se pueden dividir en líquidos y gases. Un líquido es poco compresible y presenta una superficie libre cuando se coloca en un recipiente abierto. Por otro lado, un gas siempre se expande para llenar el recipiente que lo contiene. Un vapor es un gas que se encuentra cerca del estado líquido.
El líquido que principalmente preocupa al ingeniero es el agua. Puede contener hasta un tres por ciento de aire disuelto, el cual tiende a liberarse a presiones subatmosféricas. Es necesario tener esto en cuenta al diseñar bombas, válvulas, tuberías, etc.
Bomba de drenaje de agua centrífuga de eje en línea multietapa con turbina vertical y motor diésel. Este tipo de bomba de drenaje vertical se utiliza principalmente para bombear aguas residuales o desechos sin corrosión, a temperaturas inferiores a 60 °C y con un contenido de sólidos en suspensión (sin incluir fibras ni arena) inferior a 150 mg/L. La bomba de drenaje vertical tipo VTP se encuentra en las bombas de agua verticales tipo VTP, y sobre la base del aumento y el collar, se establece la lubricación del tubo con aceite en el agua. Puede enviar aguas residuales o desechos con una temperatura de humo inferior a 60 °C y que contengan cierta cantidad de granos sólidos (como chatarra y arena fina, carbón, etc.).
Las principales propiedades físicas de los fluidos se describen a continuación:
Densidad (ρ)
La densidad de un fluido es su masa por unidad de volumen. En el sistema SI se expresa como kg/m³.3.
El agua tiene una densidad máxima de 1000 kg/m³.3a 4 °C. Hay una ligera disminución de la densidad al aumentar la temperatura, pero a efectos prácticos la densidad del agua es de 1000 kg/m³.3.
La densidad relativa es la relación entre la densidad de un líquido y la del agua.
Masa específica (w)
La masa específica de un fluido es su masa por unidad de volumen. En el sistema SI, se expresa en N/m³.3A temperaturas normales, w es 9810 N/m3o 9,81 kN/m3(aproximadamente 10 kN/m3 para facilitar el cálculo).
gravedad específica (GE)
La gravedad específica de un fluido es la relación entre la masa de un volumen determinado de líquido y la masa del mismo volumen de agua. Por lo tanto, también es la relación entre la densidad del fluido y la densidad del agua pura, generalmente a 15 °C.
Bomba de cebado por vacío para pozos
Número de modelo: TWP
Las bombas de agua autocebantes móviles con motor diésel de la serie TWP para pozos, diseñadas para emergencias, son fruto del diseño conjunto de DRAKOS PUMP de Singapur y REEOFLO de Alemania. Esta serie de bombas puede transportar todo tipo de fluidos limpios, neutros y corrosivos que contengan partículas. Soluciona muchos de los problemas de las bombas autocebantes tradicionales. Su exclusiva estructura de funcionamiento en seco permite el arranque y reinicio automáticos sin necesidad de líquido en el primer arranque. La altura de aspiración puede superar los 9 m. Su excelente diseño hidráulico y su estructura única mantienen una alta eficiencia superior al 75 %. Además, ofrece diferentes opciones de instalación.
Módulo de compresibilidad (k)
Para fines prácticos, los líquidos pueden considerarse incompresibles. Sin embargo, existen ciertos casos, como el flujo no estacionario en tuberías, donde debe tenerse en cuenta la compresibilidad. El módulo de elasticidad volumétrico, k, viene dado por:
donde p es el aumento de presión que, al aplicarse a un volumen V, produce una disminución del volumen AV. Dado que una disminución del volumen debe estar asociada a un aumento proporcional de la densidad, la ecuación 1 puede expresarse como:
o agua, k es aproximadamente 2 150 MPa a temperaturas y presiones normales. Por lo tanto, el agua es aproximadamente 100 veces más compresible que el acero.
fluido ideal
Un fluido ideal o perfecto es aquel en el que no existen esfuerzos tangenciales ni cortantes entre sus partículas. Las fuerzas actúan siempre de forma normal en cada sección transversal y se limitan a la presión y la aceleración. Ningún fluido real cumple plenamente con este concepto, y en todos los fluidos en movimiento existen esfuerzos tangenciales que amortiguan el movimiento. Sin embargo, algunos líquidos, como el agua, se aproximan a un fluido ideal, y esta simplificación permite emplear métodos matemáticos o gráficos para la resolución de ciertos problemas de flujo.
Bomba contra incendios de turbina vertical
Número de modelo: XBC-VTP
Las bombas contra incendios verticales de eje largo de la serie XBC-VTP son bombas difusoras de una o varias etapas, fabricadas conforme a la norma nacional GB6245-2006. Además, hemos mejorado su diseño basándonos en la norma de la Asociación de Protección contra Incendios de Estados Unidos (USFP). Se utilizan principalmente para el suministro de agua contra incendios en industrias como la petroquímica, el gas natural, las centrales eléctricas, la textil, los muelles, la aviación, el almacenamiento y la construcción de edificios de gran altura, entre otras. También son aptas para su uso en buques, tanques marítimos, barcos contra incendios y otras aplicaciones.
Viscosidad
La viscosidad de un fluido es una medida de su resistencia a la tensión tangencial o cortante. Surge de la interacción y cohesión de las moléculas del fluido. Todos los fluidos reales poseen viscosidad, aunque en distintos grados. La tensión cortante en un sólido es proporcional a la deformación, mientras que en un fluido es proporcional a la velocidad de deformación por cizallamiento. Por consiguiente, no puede existir tensión cortante en un fluido en reposo.
Figura 1. Deformación viscosa
Consideremos un fluido confinado entre dos placas situadas a una distancia muy corta y (Fig. 1). La placa inferior está fija, mientras que la superior se mueve a una velocidad v. Se supone que el movimiento del fluido se produce en una serie de capas o láminas infinitamente delgadas, libres para deslizarse una sobre la otra. No hay flujo transversal ni turbulencia. La capa adyacente a la placa fija está en reposo, mientras que la capa adyacente a la placa móvil tiene una velocidad v. La tasa de deformación por cizallamiento o gradiente de velocidad es dv/dy. La viscosidad dinámica o, más simplemente, la viscosidad μ viene dada por
De modo que:
Esta expresión para la tensión viscosa fue postulada por primera vez por Newton y se conoce como la ecuación de viscosidad de Newton. Casi todos los fluidos tienen un coeficiente de proporcionalidad constante y se denominan fluidos newtonianos.
Figura 2. Relación entre el esfuerzo cortante y la velocidad de deformación por cizallamiento.
La figura 2 es una representación gráfica de la ecuación 3 y demuestra los diferentes comportamientos de los sólidos y los líquidos bajo esfuerzo cortante.
La viscosidad se expresa en centipoises (Pa·s o Ns/m²).2).
En muchos problemas relacionados con el movimiento de fluidos, la viscosidad aparece con la densidad en la forma μ/ρ (independiente de la fuerza) y es conveniente emplear un único término v, conocido como viscosidad cinemática.
El valor de ν para un petróleo pesado puede llegar a ser tan alto como 900 x 10-6m2/s, mientras que para el agua, que tiene una viscosidad relativamente baja, es de solo 1,14 x 10⁻¹² m²/s a 15 °C. La viscosidad cinemática de un líquido disminuye con el aumento de la temperatura. A temperatura ambiente, la viscosidad cinemática del aire es aproximadamente 13 veces mayor que la del agua.
Tensión superficial y capilaridad
Nota:
La cohesión es la atracción que existe entre moléculas similares.
La adhesión es la atracción que existe entre moléculas diferentes.
La tensión superficial es la propiedad física que permite que una gota de agua permanezca suspendida en un grifo, que un recipiente se llene de líquido hasta un poco por encima del borde sin derramarse, o que una aguja flote en la superficie de un líquido. Todos estos fenómenos se deben a la cohesión entre las moléculas en la superficie de un líquido que colinda con otro líquido o gas inmiscible. Es como si la superficie estuviera formada por una membrana elástica, uniformemente tensada, que tiende a contraerse constantemente. Así, encontramos que las burbujas de gas en un líquido y las gotas de humedad en la atmósfera tienen una forma aproximadamente esférica.
La fuerza de tensión superficial a través de cualquier línea imaginaria en una superficie libre es proporcional a la longitud de la línea y actúa en una dirección perpendicular a ella. La tensión superficial por unidad de longitud se expresa en mN/m. Su magnitud es bastante pequeña, siendo aproximadamente 73 mN/m para el agua en contacto con el aire a temperatura ambiente. Hay una ligera disminución en la tensión superficial.icon el aumento de la temperatura.
En la mayoría de las aplicaciones hidráulicas, la tensión superficial tiene poca relevancia, ya que las fuerzas asociadas suelen ser despreciables en comparación con las fuerzas hidrostáticas y dinámicas. La tensión superficial solo cobra importancia cuando existe una superficie libre y las dimensiones del contorno son pequeñas. Por lo tanto, en el caso de los modelos hidráulicos, los efectos de la tensión superficial, que no tienen ninguna consecuencia en el prototipo, pueden influir en el comportamiento del flujo en el modelo, y esta fuente de error en la simulación debe tenerse en cuenta al interpretar los resultados.
Los efectos de la tensión superficial son muy pronunciados en el caso de tubos de pequeño diámetro expuestos a la atmósfera. Estos pueden ser tubos de manómetro en el laboratorio o poros abiertos en el suelo. Por ejemplo, al sumergir un pequeño tubo de vidrio en agua, se observa que el agua asciende en su interior, como se muestra en la Figura 3.
La superficie del agua en el tubo, o menisco, es cóncava hacia arriba. Este fenómeno se conoce como capilaridad, y el contacto tangencial entre el agua y el vidrio indica que la cohesión interna del agua es menor que la adhesión entre el agua y el vidrio. La presión del agua dentro del tubo, cerca de la superficie libre, es menor que la atmosférica.
Figura 3. Capilaridad
El mercurio se comporta de manera bastante diferente, como se indica en la Figura 3(b). Dado que las fuerzas de cohesión son mayores que las fuerzas de adhesión, el ángulo de contacto es mayor y el menisco tiene una cara convexa hacia la atmósfera y está deprimido. La presión adyacente a la superficie libre es mayor que la atmosférica.
Los efectos de capilaridad en manómetros y vidrios de calibración pueden evitarse utilizando tubos con un diámetro no inferior a 10 mm.
Bomba centrífuga de destino de agua de mar
Número de modelo: ASN ASNV
Las bombas de los modelos ASN y ASNV son bombas centrífugas de una sola etapa, doble aspiración y carcasa de voluta dividida, utilizadas para el transporte de líquidos en plantas de tratamiento de agua, sistemas de circulación de aire acondicionado, edificios, riego, estaciones de bombeo de drenaje, centrales eléctricas, sistemas de suministro de agua industrial, sistemas contra incendios, barcos, edificios, etc.
Presión de vapor
Las moléculas de líquido que poseen suficiente energía cinética se proyectan fuera del cuerpo principal del líquido en su superficie libre y pasan al vapor. La presión ejercida por este vapor se conoce como presión de vapor, P. Un aumento de la temperatura se asocia con una mayor agitación molecular y, por lo tanto, con un aumento de la presión de vapor. Cuando la presión de vapor es igual a la presión del gas que se encuentra por encima, el líquido hierve. La presión de vapor del agua a 15 °C es de 1,72 kPa (1,72 kN/m²).2).
Presión atmosférica
La presión atmosférica en la superficie terrestre se mide con un barómetro. A nivel del mar, la presión atmosférica promedio es de 101 kPa y se estandariza a este valor. La presión atmosférica disminuye con la altitud; por ejemplo, a 1500 m se reduce a 88 kPa. La columna de agua equivalente tiene una altura de 10,3 m a nivel del mar y se la conoce comúnmente como barómetro de agua. Esta altura es hipotética, ya que la presión de vapor del agua impediría alcanzar un vacío total. El mercurio es un líquido barométrico mucho mejor, dado que su presión de vapor es insignificante. Además, su alta densidad da como resultado una columna de altura razonable: aproximadamente 0,75 m a nivel del mar.
Como la mayoría de las presiones que se encuentran en hidráulica están por encima de la presión atmosférica y se miden con instrumentos que registran valores relativos, es conveniente considerar la presión atmosférica como referencia, es decir, cero. Las presiones se denominan entonces presiones manométricas cuando están por encima de la atmosférica y presiones de vacío cuando están por debajo de ella. Si se toma como referencia la presión cero real, se dice que las presiones son absolutas. En el Capítulo 5, donde se analiza el NPSH, todas las cifras se expresan en términos absolutos de barómetro de agua, es decir, nivel del mar = 0 bar manométricos = 1 bar absoluto = 101 kPa = 10,3 m de agua.
Fecha de publicación: 20 de marzo de 2024